DE2524935A1

DE2524935A1 - Verfahren und anlage zum umwandeln von windenergie in waerme und speichern derselben

Info

Publication number: DE2524935A1
Application number: DE19752524935
Authority: DE
Inventors: Harald Du Dipl Ing Rietz
Original assignee: SVENSKA PLATROR AB
Current assignee: SVENSKA PLATROR AB
Priority date: 1974-06-10
Filing date: 1975-06-05
Publication date: 1975-12-18

Description

"Verfahren und Anlage zum Umwandeln von Windenergie in Wärme und Speichern derselben" Um die Windenergie mit Erfolg nutzen zu können, muß ein Weg zum Ausgleichen der Unregelmäßigkeiten des Windanfalles gefunden werden0 Die bisher hierzu eingeschlagenen Wege sind fast ausnahmslos darauf hinausgelaufen, Windenergie in elektrische Energie umzuwandeln und diese dann in Akkumulatoren-Batterien, beispielsweise in Blei-Akkumulatoren-Batterien, zu speichern, Solche Batterien sind verhältnismäßig teuer und sperrig. Zudem ist ihre Lebensdauer verhältnismäßig kurz. Außerdem setzen sie voraus, daß die elektrische Energie in Form von Gleichstrom vorhanden ist, im Gegensatz zu den elektrischen Versorgungsnetzen, die üblicherweise Dreiphasen-Wechselstrom führen0 Deshalb entstehen beträchtliche Schwierigkeiten, die Energie mit Wasser-, Dampf-oder Kernenergie in einem gemeinsamen elektrischen Netz zusammenzufassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Schwierigkeiten zu überwinden. Demgemäß betrifft sie ein Verfahren zum Ausnützen und Speichern von Windenergie und eine Anlage zum Ausführen des Verfahrens, wobei der Umweg über die Speicherung der elektrischen Energie ausgeschaltet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß in einem gut isolierten Behälter befindliches Wasser mittels einer von einem Windmotor getriebenen Pumpe dazu gebracht wird, zwischen der Pumpe und dem Behälter umzulaufen, wobei die Bewegungsenergie, die dem Wasser in der Pumpe erteilt worden ist, in dem Behälter durch innere Reibung in Wärme umgewandelt wird0 Als vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Viskosität des Wassers und damit dessen innere Reibung erhöht wird, indem es mit einem wasserlöslichen, hochmolekularen Stoff versetzt wird, beispielsweise mit Carboxylmethylcellulose.
Die Windenergie fällt, wie eingangs ausgeführt wurde, unregelmäßig an. Sturmperioden werden manchmal von Perioden von Windstille oder schwachen Winden abgelöst. Nicht zuletzt deshalb hat es sich insbesondere bei größeren Anlagen als günstig erwiesen, das Erwärmen des Wassers mittels der Windenergie mit dem Erwärmen mittels der Strahlungswärme der Sonne zu kombinieren, indem das Wasser dazu gebracht wird, einen an sich bekannten Sonnenwärmeauffänger zu durchlaufen.
Von Vorteil ist es noch, wenn das Wasser dazu gebracht wird, in einem als stehender Hohlzylinder ausgebildeten Behälter einen stehenden Wirbel zu erzeugen und diese Wirbelbewegung mittels in dem Behälter angebrachter Organe zu bremsen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung erläutert, die schematisch eine Ausführungsform veranschaulicht.
Die Windenergie wird in einem Windmotor 1 aufgefangen, der mittels üblicher mechanischer übertragungsorgane 2, 3, 4 eine Pumpe 5 oder ein Rührwerk antreibt, das eine Wassermenge 7 in einem gut wärmeisolierten Behälter 6 dazu bringt, in diesem Behälter 6 umzulaufen oder diesen so zu durchlaufen, daß die Bewegungsenergie des Wassers mit sehr hohem Wirkungsgrad durch innere Reibung in Wärmeenergie umgewandelt wird. Hierdurch wird die Temperatur des Wassers erhöht, das als Warmwasser entnommen werden kann, um beispielsweise ein Haus zu beheizen oder als Haushaltswasser oder als Dampf verwendet zu werden. Letzterer kann zum Antrieb von Dampfturbinen herangezogen werden, die ihrerseits einen Dreiphasengenerator antreiben. Dabei bereitet es keine größeren Schwierigkeiten, einen solchen Generator mit konstanter Geschwindigkeit umlaufen zu lassen, so daß dieser nach dem Synchronisieren an das elektrische Netz angeschlossen werden kann. Das anfallende Kondensat wird in den Behälter bzw. den Dampfkessel zurückgeführt, wogegen die Wärme im Kühlwasser in einem Fernwärmenetz ausgenutzt werden kann, oder, wenn ein solches nicht vorhanden ist, einem anderen Heizungszweck dienen, beispielsweise zur Heizung eines Gewächshauses herangezogen werden kann.
Die Saugleitung 9 der Pumpe 5 mündet nahe dem Boden 13 des Behälters 6 in diesen. Die Druckleitung 10 der Pumpe 5 führt in einigem Abstand vom Boden 13 ebenfalls in den Behälter 6. Die Druckleitung 10 ist im übrigen so angeordnet, daß sie tangential in den als Hohlzylinder ausgebildeten Behälter 6 mündet, so daß bei Betreiben der Anlage ein stehender Wirbel erhalten wird. In den Behälter 6 ragen Bremsorgane ein, die als im Boden oder Dekkel des Behälters 6 befestigte, vertikale Stäbe 12 ausgebildet sind. Die Wärmeverbraucher 8, beispielsweise Radiatoren, sind über die Leitung 11 an den Behälter 6 angeschlossen.
Der Behälter 6 kann gegebenenfalls als Druckgefäß ausgebildet sein.
Die einzigen Energieverluste, mit denen bei dem angegebenen Verfahren zu rechnen ist, sind Reibungsverluste in den mechanischen Übertragungsorganen und Wärmeverluste des Behälters 6; diese Verluste lassen sich jedoch sehr niedrig halten.
Der Verschleiß der Anlage kann unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vernachlässigt werden, und die Energie steht kostenlos zur Verfügung.
Dadurch, daß die Anordnungen äußerst einfach werden, können auch die Anlagekosten niedrig gehalten werden, solange man auf verhältnismäßig kleine Einheiten abstellt. Deshalb ist es von Vorteil, zu dezentralisieren und mit vielen kleinen Einheiten zu arbeiten.
Es bereitet selbstverständlich keine Schwierigkeiten, bei der Erzeugung von Dampf mehrere Windmotoren und Pumpen mit einem gemeinsamen Dampfkessel zusammenarbeiten zu lassen, oder von mehreren Dampfkesseln aus eine gemeinsame Dampfturbine zu speisen.
Um den besten Nutzen von einer Anlage gemäß der Erfindung zu erhalten, sollte diese so bemessen sein, daß sie selbst bei strenger Kälte für die Wärmeversorgung etwa eines Landhauses oder eines Landgutes ausreicht. Dabei wird im Sommer, im Frühling und im Herbst Wärme im Überschuß erzeugt. Um dabei das Wegkochen von Wasser zu verhindern, hat es sich als günstig erwiesen, in dem Wasserraum des Behälters 6 ein temperaturempfindliches, an sich bekanntes Organ anzubringen, das in bekannter Weise auf einen Servomotor so einwirkt, daß dieser bei Näherung der Wassertemperatur zum Siedepunkt die Energie zufuhr zu der Pumpe 5 mindert oder abbricht.

Claims

ANSPRÜCHE

e V-rfahrcn sum Umwandeln von Windenergie in Wärme und Speichern derselben, dadurch gekennzeichnet, daß in einem gut isolierten Behälter befindliches Wasser mittels einer von einem Windmotor getriebenen Pumpe dazu gebracht wird, zwischen der Pumpe und dem Behälter umzulaufen, wobei die Bewegungsenergie, die dem Wasser in der Pumpe erteilt worden ist, in dem Behälter durch innere Reibung in Wärme umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosität des Wassers und damit dessen innere Reibung erhöht wird, indem es mit einem wasserlöslichen, hochmolekularen Stoff versetzt wird, beispielsweise mit Carboxylmethylcellulose.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser dazu gebracht wird, einen an sich bekannten Sonnenwärmeauffänger zu durchlaufen.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser dazu gebracht wird, in einem als stehender Hohlzylinder ausgebildeten Behälter einen stehenden Wirbel zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbewegung mittels in dem Behälter (6) angebrachter Organe gebremst wird.
6. Anlage zum Ausführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einen Windmotor (1) direkt oder indirekt angetriebene Pumpe (3) mittels einer Saugleitung (9) an einen gut isolierten Behälter (6) nahe dessen Boden (13) angeschlossen ist, wobei gen die Druckleitung (10) der Pumpe (3) in den Behälter (6) in abstand von dessen Boden wUndt.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (10) der Pumpe (5) so angeordnet ist, daß sie tangential in einen als stehenden Hohlzylinder ausgebildeten Behälter (6) mündet.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) mit in diesen einragenden Bremsorganen veraehen ist.
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsorgane als in dem Boden (13) des Behälters (6) und/oder Dekkel befestigte vertikale Stäbe (12) ausgebildet sind.
10. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie Rohrleitungen (11) umfaßt, die den Behälter (6) mit Wärmeverbrauchern, beispielsweise Radiatoren (8), verbinden.
11. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) als Druckgefäß ausgebildet isto
12. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen an sich bekannten Thermostaten aufweist, der dazu dient, die Wassertemperatur in dem Behälter (6) zu erfassen und bei Übersteigen eines vorbestimmten Maximalwertes die Energiezufuhr zu der Pumpe (5) zu vermindern oder zu unterbrechen und bei Unterschreiten eines vorbestimmten Wertes die Energiezufuhr wieder zu erhöhen.